Вулканические извержения в прошлом могли привести к разрушению океанских течений

Фото из открытых источников

Новое исследование Копенгагенского университета предполагает, что вулканические извержения во время ледникового периода могли спровоцировать внезапные изменения климата, нарушив Атлантическую меридиональную опрокидывающую циркуляцию (AMOC, Atlantic Meridional Overturning Circulation), что привело к колебаниям температуры между высокими и низкими значениями на протяжении тысяч лет. Исследование восполняет недостающие фрагменты в нашем понимании того, что могло привести к прекращению работы «радиатора» Северной Европы.

Если это произойдет, климат Дании может резко измениться. AMOC перекачивает теплую воду из южного полушария на север и имеет решающее значение для обеспечения теплого и мягкого климата в Дании. Именно поэтому ее также называют «радиатором Северной Европы». Если она разрушится, климат Дании может измениться, став похожим на климат Аляски, с зимними температурами до минус 35 градусов.  

Однако глобальное потепление и увеличение объемов талой воды из Арктики угрожают стабильности океанического течения и его способности перекачивать теплую воду с юга на север. Однако ученые по всему миру продолжают расходиться во мнениях относительно того, насколько серьезна ситуация, насколько велик риск полного коллапса океанического течения и как быстро это может произойти.

В новом исследовании, проведенном международной группой исследователей, в том числе из Института Нильса Бора при Копенгагенском университете, ученые добавили еще один фактор к числу тех, которые могут вызывать изменения в океаническом течении AMOC: вулканические извержения.

«Наше исследование показывает, что AMOC может быть гораздо более чувствительна к внешним воздействиям, таким как вулканические извержения, чем мы думали ранее. Это дает важное представление о том, как система может реагировать в будущем», — говорит соавтор исследования профессор Маркус Йохум из Института Нильса Бора.

Объединив данные ледяных кернов с сотнями климатических моделей, группа исследователей показала, как экстремальные вулканические извержения могут нарушить климатическое равновесие и ослабить или полностью разрушить важное океаническое течение AMOC.

«Мы показали, что крупные вулканические извержения вблизи экватора исторически могли вызывать коллапс Атлантического океанического течения, что, в свою очередь, могло спровоцировать внезапные климатические изменения, продолжавшиеся тысячи лет», — говорит ведущий автор исследования Гвидо Ветторетти из Института Нильса Бора.

Крупные вулканические извержения выбрасывают серу и пыль в атмосферу и стратосферу, что препятствует солнечному нагреву Земли. Это запускает цепную реакцию охлаждения, которая приводит, помимо прочего, к увеличению морского льда и изменению солености океана, что в конечном итоге выводит из строя «насос» AMOC.

Последний ледниковый период закончился более 10 000 лет назад, но длился 100 000 лет, в течение которых происходили повторяющиеся внезапные переходы между холодными и теплыми периодами — так называемые события Дансгарда-Ошгера. Это климатические явления, причины которых долгое время обсуждались учеными.

Новое исследование показывает, что очень крупные вулканические извержения могут быть той самой причиной, которая значительно меняет климат на столетия или тысячелетия, особенно если климат уже приблизился к критической точке, как мы наблюдаем в нашу эпоху глобального потепления.

«Это как наклонить балансировочную доску — если система близка к точке перелома, достаточно лишь небольшого толчка. Наша модель показывает, что вулканическое извержение может стать таким толчком», — объясняет Маркус Йохум.

Исследователи использовали климатическую модель CCSM4 для моделирования климата в условиях ледникового периода. Модель делит атмосферу и океан на поля размером примерно 3° × 3° и описывает атмосферу в 26 слоях до высоты приблизительно 40 км. Ранее она использовалась для моделирования быстрых изменений климата во время ледниковых периодов.

Модель воспроизводит циркуляцию Атлантического океана (AMOC), которая переносит тепло на север. В этой версии с низким разрешением глубина слоев воды немного меньше, чем в стандартной версии. Исследователи изменили способ перемешивания воды в глубоководных районах ниже 2500 м, поскольку точное приливное перемешивание во время ледниковых периодов неизвестно.

Для проверки модели исследователи сравнили шесть симуляций с наблюдениями 20-го века. Модель реалистично воспроизводит эффекты парниковых газов и вулканических извержений, а также наблюдаемое потепление.